Impulsados por el principio central de Nissan de «Atrévete a hacer lo que otros no hacen», jóvenes investigadores traspasan los límites en su búsqueda de soluciones a problemas complejos. Con base en el Centro de Investigación de Nissan, trabajan a la vanguardia para desarrollar tecnologías futuras para su uso en los automóviles del mañana.
El Centro de Investigación de Nissan
El Centro de Investigación Nissan está ubicado en dos sitios en la prefectura de Kanagawa. El más antiguo de los dos edificios data de 1958, un indicio de cuánto tiempo ha estado invirtiendo Nissan en I+D (Investigación y Desarrollo). Es aquí donde comienza gran parte del desarrollo tecnológico de Nissan, proporcionando soluciones que resultarán esenciales dentro de una década. El objetivo clave es desarrollar tecnologías avanzadas que conduzcan a aplicaciones prácticas para Nissan. Esto implica identificar tendencias y analizar necesidades futuras.
El proceso se puede dividir en cuatro áreas de enfoque:
- Impulso de la electrificación hacia la neutralidad de carbono
- Desarrollo de nuevos servicios de movilidad para la crear valor
- Expansión de la utilización de la Inteligencia Artificial más allá de los automóviles y hacia la producción
- Innovación en tecnologías de producción para vehículos del futuro
El centro de investigación sirve como brújula para Nissan. Es un punto de encuentro para investigadores vinculados por el mismo impulso interno de cambiar el mundo a través de tecnologías que generen valor.
Conversando con los investigadores
Realizamos una serie de entrevistas con investigadores jóvenes en algunos de los campos más emergentes.
Vivir en un mundo microscópico: crear el polvo metálico ideal
Impresión 3D: Moe Mekata (3 años con Nissan)
Moe Mekata es investigador de materiales de impresión en 3D. Le preguntamos sobre su pasión por la investigación y la emoción que obtiene al desarrollar las capacidades de impresión 3D de Nissan.
Desde sus días universitarios, Moe se ha interesado por la tecnología de producción. Decidió unirse a Nissan, en lugar de a otros fabricantes en diferentes industrias, porque la producción de automóviles implica una variedad de procesos de fabricación.
Moe comenta que «la fabricación de piezas metálicas con impresoras 3D cambia el mundo de la fabricación de automóviles. Esto se debe a que las impresoras 3D pueden producir piezas de cualquier forma sin molde. Esto nos permite reducir el peso utilizando un modelo estructural 3D y la integración de componentes. Además, nos permiten variar la resistencia de una pieza o sus materiales (como el aluminio o el hierro) en función de la pieza en sí o de su rendimiento requerido. ¡Es un sueño! Pronto podremos crear piezas específicas según lo soliciten los ingenieros».
El material utilizado en este tipo de impresión 3D es polvo metálico. Los granos que componen el polvo se apilan, se fusionan capa por capa y se forman en una sola pieza. A diferencia de la producción convencional, que requiere fundición, corte y soldadura, este método reduce el desperdicio. La investigación de Moe se centra en el desarrollo de polvos metálicos utilizados en el proceso. Uno de los desafíos que conducen a la comercialización es mejorar la calidad del polvo manteniendo los costos bajos.
Las impresoras 3D han llamado la atención no solo por su eficiencia y la mejora de la calidad general de la producción. Pero también porque cumplen un papel importante en el apoyo a los esfuerzos de Nissan para lograr la neutralidad de carbono. Las piezas impresas en 3D pueden hacer que los vehículos eléctricos (EV) sean más ligeros y, por lo tanto, aumentar la autonomía de conducción. Esto es especialmente importante porque los vehículos eléctricos tienden a ser más pesados debido a los paquetes de baterías que llevan. Al unificar el proceso de creación de piezas, que anteriormente se basaba en un método de varias etapas, las impresoras 3D optimizan la forma de la pieza en un solo paso, reduciendo el material de desecho.
«Es la calidad general del polvo lo que determina el rendimiento final de las piezas impresas en 3D. Es por eso que nuestro objetivo es desarrollar polvos nuevos y de alta calidad que nadie más haya puesto en práctica».
Popularizar aún más los vehículos eléctricos.
Baterías totalmente de estado sólido: Hiroki Kawakami (7 años con Nissan) – Kazuhiro Yoshino (4 años con Nissan)
Las baterías de estado sólido representan la próxima generación. Hiroki Kawakami y Kazuhiro Yoshino están trabajando para lograr un gran avance en la aplicación práctica de esta nueva tecnología de batería. Hiroki está colaborando con investigadores y estudiantes de todo el mundo en la Universidad Purdue en los EE. UU., mientras que Kazuhiro está trabajando con investigadores en el Centro de Investigación Nissan en Japón.
Las baterías de iones de litio que se utilizan en muchos vehículos eléctricos tienen un electrolito líquido que conduce los iones de litio. Por el contrario, el electrolito en una batería de iones de litio de estado sólido es, por definición, sólido. Pero, ¿por qué llama la atención este nuevo tipo de batería? Preguntamos a nuestros dos jóvenes investigadores.
«La mayor ventaja de las baterías totalmente de estado sólido es el aumento significativo en la densidad de energía. Al utilizar materiales de electrodos que almacenan más iones de litio y electrones, se puede almacenar más energía en un volumen más pequeño». Kazuhiro agrega: «Si esta batería se usa en vehículos eléctricos, podemos esperar un alcance drásticamente mayor. El electrolito sólido también podría acelerar la carga. Por estas razones, las baterías totalmente de estado sólido serán clave para acelerar el uso generalizado de los vehículos eléctricos».
Como parte del programa de asignación en el extranjero de Nissan para investigadores jóvenes, Hiroki realiza simulaciones diarias para investigar qué está sucediendo dentro de la batería y su rendimiento. Envía esta información al Centro de Investigación de Nissan, donde Kazuhiro la utiliza para hacer un prototipo y probarlo como una batería física real. Junto con sus colegas, realiza experimentos para determinar si el rendimiento objetivo es alcanzable.
Entonces, ¿qué tipo de avance se necesita para la aplicación práctica de baterías totalmente de estado sólido?
«Uno de los aspectos más retadores del desarrollo de baterías totalmente de estado sólido es el contacto entre las partículas de material activo, que almacenan iones de litio en los electrodos, y las partículas de electrolitos, a través de las cuales pasa el ión de litio», dice Hiroki.
«Para un mejor contacto, necesitamos una máquina que aplique alta presión desde el exterior. La clave es asegurar un contacto suficiente, incluso a baja presión, entre el material activo de los electrodos y el electrolito. Trabajamos duro todos los días para encontrar una solución a este problema a través de un proceso de ensayo y error».
Hiroki explica: «Todavía hay muchas cosas que no sabemos acerca de lo que sucede dentro de la batería. Para entenderlo completamente, hay una serie de cuestiones que aún debemos resolver. Discutimos estos difíciles temas a diario con investigadores y estudiantes locales, cada uno de los cuales tiene diferentes formas de pensar, y luego intercambiamos nuestras opiniones. Es genial cuando todos están en la misma página para resolver un problema».
Kazuhiro, que ha estado investigando la batería totalmente de estado sólido desde su época universitaria, cree que una de las mejores cosas de Nissan es que escuchan a los jóvenes y les permiten abordar un problema por sí mismos. «Mis compañeros investigadores jóvenes y yo nos desafiamos a nosotros mismos todos los días. Las palabras no pueden expresar el sentimiento que tenemos cuando logramos el desempeño que buscamos».
